c - 强制读取 volatile 变量

Question

我正在处理的一个嵌入式项目需要读取内存中的特定位置，但不需要该内存位置的值。目前，我正在将 volatile 变量读入虚拟变量，如下面的 foo1() 所示，但我对 foo2() 中的方法感到好奇。

void foo1(void) {
    volatile uint32_t *a = (volatile uint32_t *)0xdeadbeef;
    volatile uint32_t discard = *a;
}
void foo2(void) {
    volatile uint32_t *a = (volatile uint32_t *)0xdeadbeef;
    *a;
}

查看反汇编(使用 gcc 4.7.2 和 -O3 编译):

  foo1:
movl      0xdeadbeef, %eax
movl      %eax, -0x4(%rsp)
ret
  foo2:
movl      0xdeadbeef, %eax
ret

foo2() 中的方法似乎有效，但我想知道它是否一定有效，并且不是我正在使用的编译器版本和优化的副作用。

Answer 1

关键字 volatile 告诉编译器一个对象可能会在正常(即编译器可见)程序流的范围之外发生变化。因此，编译器performs此访问一般。最后一句是指如何执行访问，例如字节读取、未对齐读取等

此外，编译器必须按照程序流给定的顺序执行对此类对象的所有访问。但是请注意，它可能会自由地重新排序对非 volatile 对象的访问，并且底层硬件也可能认为不同(编译器可能不知道)。

编译器可能仍会优化对 volatile 对象的访问，这些对象仅在可见代码中存在并被修改。对于未获取地址的局部变量(可能还有其他情况)，这是正确的，因为无法在范围之外访问这些变量。对于您使用的指针，这是不正确的，因为编译器不知道它们指向的对象。

要在没有编译器警告的情况下删除表达式的结果，只需将其转换为 void:

volatile uint32_t *vi = ...;
(void)*vi;            // this still might be optimized if vi is local

(如果目标是只读的，添加const。)

参见 gcc documentation有关 volatile 访问的详细信息。符合 C 标准的实现必须提供此信息。

另请注意，底层硬件仍可能对访问进行重新排序，除非内存区域使用严格排序/非缓存访问策略。这是典型的内存映射外设寄存器。如果使用缓存/MMU，则可能必须相应地设置这些区域。